利用生物信息学与实验方法鉴定多囊卵巢综合征中与免疫反应及铁死亡相关的基因并对其进行验证

《Biological Procedures Online》：Identification and Validation of Genes Involved in Immune and Ferroptosis in Polycystic Ovarian Syndrome Using Bioinformatics and Experimental Approach

　　

摘要

背景

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种极为常见的内分泌及代谢疾病。本研究旨在探讨免疫功能紊乱与铁死亡在PCOS发病机制中的协同作用。

方法

通过整合多个基因表达组数据库，筛选出差异表达基因，并对其开展功能富集分析；同时运用加权基因共表达网络分析结合LASSO、随机森林以及支持向量机递归特征消除算法来识别关键候选基因。在体外实验中，用二氢睾酮处理人类卵巢颗粒细胞，通过慢病毒载体调节NNMT的表达，并加入铁死亡抑制剂，进而检测细胞的存活率、细胞毒性以及与铁死亡相关的指标。在体内实验中，利用脱氢表雄酮建立PCOS小鼠模型，分析卵巢的病理变化、激素水平以及铁死亡通路的分子表达情况。

结果

PCOS患者体内的差异表达基因在免疫反应和铁死亡相关通路中显著富集。通过筛选多个基因表达组数据库，共鉴定出12个具有诊断潜力的候选基因。二氢睾酮会通过上调NNMT在卵巢颗粒细胞中引发铁死亡，表现为细胞存活率下降、LDH释放增加，同时伴有Fe2?积累、脂质过氧化加剧、SLC7A11/GPX4表达下调以及ACSL4表达上升。这一过程可通过铁死亡抑制剂得到部分逆转。敲低NNMT可有效缓解二氢睾酮引发的铁死亡表现。PCOS小鼠的卵巢存在典型的病理改变，同时伴有NNMT表达升高以及铁死亡通路的异常激活。

结论

本研究揭示了PCOS发病和发展过程中的新机制，为该疾病的诊断和治疗提供了潜在靶点。